Бурение разведочных скважин на море, в том числе с моноопорных оснований, начинают преимущественно весной и заканчивают осенью. Стабилизацию моноопоры в грунте морского дна, бурение скважин и демонтаж моноопоры с легких пла- воснований по технологическим причинам осуществляют при волнении моря до 3 баллов (высота волны 0,75-1,25 м). С усилением волнения бурение прекращают. При этом моноопора нагружена только силами давления морских волн высотой преимущественно не более 3 м.

Согласно справочным данным [19], в прибрежных районах морей, омывающих территорию России, такие условия характерны для большей части времени года. На Каспийском море, например, волны в прибрежных районах не превышают 1,25 м 84 % дней в году, на Японском море - 70 % дней в году. Степень волнения устанавливается гидрометеослужбой с определенным уровнем обеспеченности, т.е. допускается, что отдельные волны могут иметь высоту на 20-30 % большую, чем та, которая нормативно соответствует волнению.

Для бурения разведочных скважин рационально использование моноопорных оснований из труб серийно выпускаемого промышленностью сортамента диаметрами 0,168-0,508 м. Бурение с таких трубчатых моноопорных оснований эффективно на акваториях глубиной до 50 м. Расчет моноопор для бурения на акваториях с глубинами до 10 м не представляет особого практического интереса. На малых глубинах менее вероятны волны большой высоты (они разрушаются при соприкосновении с дном моря). Изгибающий момент от волнового давления и продольных сил с уменьшением глубины моря и, следовательно, высоты моноопоры уменьшается. Поэтому на глубине до 10 м моноопора из обсадных труб даже c относительно малым внешним диаметром 0,168 м заведомо обладает достаточной прочностью.

Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод. В большинстве случаев моноопорные основания эксплуатируются на акваториях: а) с температурой морской воды 5-20 °С; б) с высотой морской волны до 1,5 м при бурении и до 3 м при отстое на время шторма; в) удовлетворяющих в период осуществления технологических операций условию глубоководности Н/\ > 0,5 (Н/h > 10).

Конструктивным характеристикам моноопор и гидрологическим условиям их эксплуатации соответствуют следующие

значения коэффициентов и констант, входящих в выражения (3.8)-(3.12) для определения максимальных значений инерционной и скоростной составляющих волновой нагрузки и точки приложения их равнодействующей.

Коэффициент Н^,, зависящий от относительного размера преграды D/Х, для расчета моноопорных оснований можно принять равным единице. Для труб диаметром до 0,5 м даже при легком волнении (см. табл. 3.2) значение параметра D/~k <

• 0,1. В подобных случаях считается, что преграда практически не оказывает существенного влияния на кинематические и динамические характеристики волнового потока [25, 33].

Инерционный д_и и скоростной d_v коэффициенты глубины акватории зависят от параметра Н/Х. При возрастании параметра Н/Х от 0,5 значения компонентов волновой нагрузки и, следовательно, общей волновой силы практически не изменяются. Для таких акваторий соответственно несколько упрощается и методика расчета волнового давления по СНиП 2.06.04-82*. Здесь коэффициенты д_и, d_v и ординаты £,_и и Z_v становятся константами.

Подобный характер зависимости волновой нагрузки от параметра Н / Х можно установить и из теоретических формул (3.6). Входящие в них значения гиперболических функций с ростом параметра Н/Х от величины 0,5 меняются мало. Фактическая независимость величины равнодействующей волновой нагрузки от глубины на акваториях, где Н/Х > 0,5, подтверждена результатами многочисленных экспериментов [5, 7 и др.]. Причиной этого является быстрое затухание высот волн по мере движения от поверхности моря ко дну.

В отсутствие опытных данных для конкретной акватории согласно результатам многочисленных наблюдений и измерений элементов волн на глубоководье, например [19], можно приближенно считать Х = 20h. Тогда в соответствии с графиками СНиП 2.06.04-82* д_и = 0,98 и d_v =1,05.

И ' V '

При определении максимального значения равнодействующей волновой нагрузки в мелководной зоне, когда 0,2 < Н/Х <

• 0,5, следует учитывать влияние на процесс обтекания моноопоры дна моря. С уменьшением параметра Н/Х от 0,5 до 0,2 коэффициент д_и на 10-15 % уменьшается. Коэффициент d_v при этом увеличивается. Причем с учетом характерного для мелководья уменьшения пологости волны Х/ h рост d_v может составить более 50 %. Здесь для определения входящих в формулы (3.11) инерционного д_и и скоростного d_v коэффициентов глубины акватории следует пользоваться графиками СНиП 2.06.04-82*.

Значения инерционного л _Ё и скоростного л _v коэффициентов гидродинамического сопротивления зависят преимущественно от числа Рейнольдса. Трубы, используемые для сооружения моноопорных оснований, можно считать гладкими. Минимально возможное значение числа Рейнольдса для моноопор соответствует их меньшим диаметрам и высотам волн и большим значениям кинематической вязкости. Даже при высоте волны 0,5 м и максимальном значении кинематической вязкости воды, характерном для ее температуры 5 °С (см. табл. 3.3), для моноопоры диаметром 0,168 м на акватории с Н/X > > 0,5 для X = 20h имеем Re « 4,4-10 . Следовательно, при сколь-либо значительном волнении моноопорные основания практически всегда будут находиться за пределами критической зоны обтекания и значение коэффициента C_v всегда будет равно 0,7, а значение коэффициента С_и = 2 [25, 33].

Плотность морской воды р_в и ускорение свободного падения g являются известными справочными величинами: р_в « « 1030 кг/м³; g = 9,81 м/с². Их значения от гидрологических условий и характеристик моноопоры не зависят.